一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其包括导热层

【技术实现步骤摘要】
一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统
[0001]本专利技术涉及工程热物理
，特别是一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统
。

技术介绍

[0002]光伏电池的半导体性质决定了其工作温度的重要性：工作温度越低，其光电转化效率越高
、
工作寿命越长
。
因此，利用各类热管理技术为光伏电池降温成为了光伏领域的关注焦点
。
现有的光伏电池热管理技术分为两种：主动式降温与被动式降温
。
主动式降温技术主要为风冷
、
水冷等冷却方式，利用风扇或水泵驱动低温介质流过电池板带走热量，需要供给额外的能源，大大提高了成本和装置复杂度，难以灵活性应用
。
被动式降温技术主要为蒸发制冷
、
辐射制冷等冷却方式：蒸发制冷利用液体蒸发带走电池的热量，需要消耗大量水或其他蒸发介质；而辐射制冷通过优化电池本身的光子学性质，利用热辐射带走热量，无需额外消耗能源或水资源，但具有极高的技术难度和加工成本，无法大规模应用
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，利用热容性蓄热材料的温度
‑
时间迟滞效应，实现对光伏电池热量的储存和释放管理，提高光伏电池的光电转化效率并能够延长电池寿命
。
[0004]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，包括导热层
、
导热肋排
、
对流肋片和热容腔壳；所述热容腔壳内设有热容腔，所述热容腔内填充有热容性蓄热材料；所述导热肋排包括分布于所述热容腔内
、
与所述热容性蓄热材料紧密接触的多个导热肋片；所述导热层一面连接所述导热肋排，另一面紧密连接光伏电池板板面，并与所述光伏电池板板面之间相互绝缘；多个所述对流肋片分布安装于所述热容腔壳的外侧壁上
。
[0005]本专利技术在应用时，利用热容性蓄热材料的温度时间迟滞效应，可在白天吸收光伏电池工作过程中额外的热量以降低其工作温度，并在夜间通过辐射制冷和对流换热，将白天储存的热量释放，实现利用环境温度的昼夜波动性调控散热过程，通过昼夜循环的热量储存
‑
释放过程大幅降低光伏电池昼间工作温度，进而提高其光电转化效率并延长其工作寿命
。
[0006]可选的，所述多个对流肋片相互平行设置，且均匀分布安装于所述热容腔壳
。
对流肋片用于强化热容性蓄热材料与外部环境间的对流热交换，从而辅助其在夜间快速降温
。
[0007]可选的，本专利技术的光伏电池热管理系统还包括绝热支柱，多个所述绝热支柱安装于所述热容腔壳底部
。
该绝热支柱用于支撑装置整体，使其与地面分离隔热，并在下表面与环境间进行对流换热
。
[0008]可选的，所述导热肋排还包括一面紧密接触所述导热层，另一面连接各导热肋片
一端，并与所述多个导热肋片一体成型的连接片；所述多个导热肋片相互平行设置，均匀分布并插入所述热容性蓄热材料
。
导热肋片增强热量传导，确保材料有效蓄热
。
[0009]可选的，所述热容腔壳的外表面涂覆有排热涂层；或者，所述热容腔壳的外表面经表面抛光处理，并涂覆有排热涂层；所述排热涂层采用含金属氧化物及树脂的油漆材料，或者采用高反射有机薄膜
。
对除光伏电池板外的其它热量具有阻隔作用
。
[0010]可选的，所述热容腔壳的材料抗剪强度大于
10kg/mm2，表面硬度大于
250kg/mm2，表面的太阳光平均吸收率小于
5%
，导热系数大于
20W/(m
‑
K)
；所述热容腔壳采用铝合金
、
不锈钢
、
导热陶瓷或塑料制成
。
并不限于所列材料，以既能够实现对内部热容性蓄热材料的支撑作用，同时能够对除光伏电池板外的其它热量具有阻隔作用，还能够实现内部热容性蓄热材料热量高效辐射降温为选用依据
。
[0011]可选的，所述导热层的材料导热系数大于
20W/(m
‑
K)
；所述导热层采用具有粘性和柔性的材料制成，如水性丙烯酸酯
、
油性丙烯酸酯
、
溶剂型橡胶类
、
热熔胶类
、
有机硅类（导热硅胶）或液态金属，并不限于所列材料，以既能够实现导热作用，降低接触热阻，确保光伏电池板的温度均匀化，同时能够充分连接光伏电池板和导热肋排，提供机械强度，与所述光伏电池板板面和导热肋排的接触面均为光滑平面为选用依据
。
[0012]可选的，所述导热肋排的材料导热系数大于
200W/(m
‑
K)
，并采用具有耐腐蚀性的材料制成，如铝
、
铜等高导热金属，并不限于所列材料，以既能够实现强化光伏电池板与热容性蓄热材料间的热交换，同时均匀化热容性蓄热材料的温度为选用依据
。
[0013]可选的，所述热容性蓄热材料的材料单位比热容大于
1000kJ/(m2‑
K)
；采用高比热容的材料制成，如铝
、
铜等高比热容金属以及水
、
导热油等高比热容液体
。
用于存储光伏电池板吸收的热量，降低其工作温度，并利用自身温度滞后性将热量留存至夜间向环境释放
。
材料简单，成本极低，灵活地适配于各种温度场景
。
[0014]可选的，所述导热肋排与热容性蓄热材料的材料整体等效导热系数大于
100W/(m
‑
K)
，所述导热肋排在单位空间内的体积占比小于
30%。
提高高比热容材料的空间占有率，从而提高单位面积的热容值
。
[0015]可选的，所述对流肋片采用铝合金
、
不锈钢
、
导热陶瓷或塑料制成；所述绝热支柱采用绝热塑料
、
木头或绝热陶瓷制成
。
[0016]并不限于所列材料，以既能确保机械强度，同时减少来自外部的其他热量吸收为选用依据
。
有益效果
[0017]本专利技术实现了一种光伏电池的无源热管理技术，利用热容性蓄热材料的温度时间迟滞效应和夜间辐射制冷为光伏电池降温，无需额外能源消耗与复杂光子学设计
。
在白天温度较高时，电池板吸收的热量通过导热肋排向下传导，在热容性蓄热材料中储存起来从而降低温度；在夜间电池板的在辐射制冷效应和对流换热的影响下大幅降低，储存在热容性蓄热材料中的热量一方面向上传输通过电池板的辐射制冷效应散热，另一方面通过对流
肋片向环境散热，使整体系统在日出前充分冷却
。
该热管理系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其特征在于，包括导热层
、
导热肋排
、
对流肋片和热容腔壳；所述热容腔壳内设有热容腔，所述热容腔内填充有热容性蓄热材料；所述导热肋排包括分布于所述热容腔内
、
与所述热容性蓄热材料紧密接触的多个导热肋片；所述导热层一面连接所述导热肋排，另一面紧密连接光伏电池板板面，并与所述光伏电池板板面之间相互绝缘；多个所述对流肋片分布安装于所述热容腔壳的外侧壁上
。2.
根据权利要求1所述的基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其特征在于，所述多个对流肋片相互平行设置，且均匀分布安装于所述热容腔壳
。3.
根据权利要求1所述的基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其特征在于，还包括绝热支柱，多个所述绝热支柱安于所述热容腔壳底部
。4.
根据权利要求1所述的基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其特征在于，所述导热肋排还包括一面紧密接触所述导热层，另一面连接各导热肋片一端，并与所述多个导热肋片一体成型的连接片；所述多个导热肋片相互平行设置，均匀分布并插入所述热容性蓄热材料
。5.
根据权利要求1所述的基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其特征在于，所述热容腔壳的外表面涂覆有排热涂层；或者，所述热容腔壳的外表面经表面抛光处理，并涂覆有排热涂层；所述排热涂层采用含金属氧化物及树脂的油漆材料，或者采用高反射有机薄膜
。6.
根据权利要求1所述的基于容性温度迟滞效应的光伏电池热管理系统，其特征在于，所述热容腔壳的材料抗剪强度大于
10kg/mm2，表面硬度大于

【专利技术属性】
技术研发人员：陈震，张政，赵晓冬，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：